- •Содержание
- •Благодарности
- •Введение
- •Проект
- •Функциональные модули
- •Процессор и библиотека конечных элементов
- •Графический препроцессор
- •Группы
- •Фильтры
- •Графический постпроцессор
- •Документирование результатов
- •Для кого предназначена книга
- •Замечания авторов
- •Мышь
- •Курсоры
- •Меню
- •Проект
- •Опции
- •Справка
- •Проект
- •Файл
- •Опции
- •Операции
- •Сервис
- •Справка
- •Инструментальная панель
- •Диалоговые окна
- •Фильтры
- •Пиктограммы
- •Загрузка комплекса
- •Работа с таблицами
- •Генерация схемы
- •Выбор элементов
- •Задание нагрузок
- •Расчет
- •Анализ перемещений
- •Анализ усилий
- •Печать результатов
- •РЕЗЮМЕ
- •2. Создание расчетной схемы
- •2.1 Расчетные схемы стержневых конструкций
- •Пространственные одноэтажные рамы
- •Формирование плоских шарнирно-стержневых систем
- •Плоские стержневые системы
- •Ввод узлов
- •Ввод элементов
- •Некоторые "тонкости"
- •2.3 Поверхности вращения
- •Вычисление радиуса по хорде
- •Цилиндр
- •Конус
- •Сфера
- •Правила ввода математических формул
- •2.5. Формирование поверхностей, заданных аналитически
- •2.6 Сборка схемы из нескольких схем
- •Сборка с группами элементов
- •Способы сборки
- •Правила выполнения сборки
- •Работа с нагрузками
- •Окно подсхемы
- •2.7 Копирование расчетной схемы
- •2.8 Копирование фрагмента схемы
- •2.9 Формирование расчетных схем из объемных элементов
- •2.10 Геометрические преобразования
- •Перенос
- •Поворот вокруг заданной оси
- •Масштабирование (полное)
- •2.11 Задание сетки координационных (разбивочных) осей
- •2.12 Ввод схемы на сетке координационных осей
- •3. Операции с узлами и элементами
- •Выбор узлов и элементов
- •3.1 Операции с узлами
- •Удаление узлов
- •Ввод узлов
- •Ввод дополнительных узлов между узлами
- •Перенос узлов
- •Объединение узлов с совпадающими координатами
- •Генерация узлов по дуге
- •Перенос одного узла в другой
- •Выбор узлов
- •3.2 Операции с элементами
- •Ввод стержневых элементов
- •Ввод объемных элементов
- •Удаление элементов
- •Разбивка стержня
- •Выбор элементов
- •Разделение элементов
- •Присоединение дополнительных узлов к элементам
- •3.3 Группы узлов и элементов
- •Создание групп
- •Выбор группы
- •4. Задание характеристик узлов и элементов
- •Назначение жесткостных характеристик стержневых элементов
- •Ввод нового типа жесткости
- •Параметрические сечения
- •Численное описание
- •Работа с сортаментом металлопроката
- •Характеристики сечения
- •Численно-параметрическое описание
- •Произвольные сечения
- •Назначение характеристик упругого основания
- •Корректировка характеристик заданного ранее типа жесткости
- •Ввод и назначение жесткостных характеристик пластинчатым элементам
- •Назначение жесткостных характеристик объемным элементам
- •Удаление эквивалентных типов жесткости
- •4.2 Назначение типа элемента
- •4.3 Задание абсолютно жестких вставок
- •4.4 Ввод и удаление шарниров
- •4.5 Углы ориентации главных осей инерции сечения
- •4.8 Назначение связей в узлах
- •4.9 Объединение перемещений
- •4.10 Напряжения вдоль заданного направления
- •4.12 Назначение геометрически нелинейных элементов
- •4.13 Односторонние связи
- •5.1 Задание статических загружений
- •Узловые нагрузки
- •Задание нагрузок на группу узлов
- •Нагрузки на стержневые элементы
- •Нагрузки на пластины
- •Температурные нагрузки
- •5.2 Удаление нагрузок
- •5.3 Группы нагрузок
- •Назначение коэффициентов группам нагрузок
- •Общие характеристики
- •Сейсмика
- •Сейсмика по заданным акселерограммам
- •Пульсации ветра
- •Гармонические колебания
- •Импульс, Удар
- •Модальный анализ
- •Ввод динамических нагрузок
- •6. Управление расчетом
- •7.1 Общие принципы управления отображением результатов
- •Цветовая шкала
- •Настройка цветовой шкалы
- •Установка номера загружения
- •Масштаб отображения
- •Вывод изолиний и изополей
- •Единицы измерения
- •7.2 Анализ деформаций
- •7.4 Анализ усилий и напряжений в пластинчатых элементах
- •7.5 Анализ результатов работы постпроцессоров
- •Анализ результатов работы постпроцессора подбора арматуры
- •Анализ результатов расчета нагрузок от фрагмента схемы
- •Отображение результатов расчета главных и эквивалентных напряжений
- •7.6 Формирование групп элементов
- •Подготовка групп элементов для постпроцессора подбора арматуры
- •8. Управление отображением расчетной схемы
- •Поворот схемы
- •Назначение шага поворота
- •Выделение плоского фрагмента
- •Выделение фрагмента с помощью рамки
- •Отсечение на проекциях
- •Крупный план
- •Полноэкранный режим работы
- •Фрагментация на координационных (разбивочных) осях
- •Настройка инструментальной панели Визуализация
- •8.2 Отображение информации на расчетной схеме
- •Фильтры отображения элементов
- •Вывод номеров элементов
- •Вывод номеров узлов
- •Вывод типов элементов
- •Вывод номеров типов жесткости
- •Корректировка жесткостей специальных элементов
- •Визуализация атрибутов элементов
- •Отображение узловых нагрузок
- •Отображение местных сосредоточенных нагрузок
- •Отображение местных распределенных нагрузок
- •Отображение масс
- •Вывод значений нагрузок
- •Отображение связей
- •Отображение координационных осей
- •Отображение групп объединения перемещений
- •Отображение направлений выдачи усилий в пластинчатых элементах
- •Вывод значений на изолиниях, изополях и эпюрах
- •Отображение жестких вставок
- •Отображение шарниров
- •Отображение узлов
- •Отображение удаленных узлов
- •Отображение совпадающих узлов
- •Отображение совпадающих элементов
- •Вывод размерных линий
- •Удаление линий невидимого контура
- •Цветовая индикация групп узлов и элементов
- •Информация об узле
- •Информация об элементе
- •Определение расстояния между узлами
- •Отмена выбора узлов и элементов
- •Навигатор
- •Начальная установка фильтров
- •Общие замечания по отображению информации на расчетной схеме
- •Настройка вывода цифровой информации
- •Печать расчетной схемы
- •8.3 Настройка графической среды
- •Характеристики бетона
- •Характеристики арматуры
- •Расчет коэффициентов упругого основания
- •9. Документирование исходных данных и результатов расчета
- •Текстовые файлы исходных данных и результатов
- •9.2 Документатор
- •Назначение вида выводимой информации и настройка Документатора
- •Окна настройки таблиц результатов
- •Комментарии к таблицам
- •Работа с иллюстрациями
- •Просмотр таблиц
- •Экспорт таблиц
- •10. Комбинации загружений
- •Унификация
- •Группы
- •12. Главные и эквивалентные напряжения
- •12.1 Главные напряжения для конечных элементов различных типов
- •Элементы балки стенки
- •Плиты и оболочки
- •Стержневые элементы
- •12.2 Вычисление эквивалентных напряжений
- •12.3 Подготовка данных для расчета главных и эквивалентных напряжений
- •13. Устойчивость
- •13.1 Постановка задачи
- •13.2 Поиск коэффициента запаса устойчивости
- •13.4 Свободные длины
- •13.5 Ввод данных
- •14. Спектры ответа
- •14.1 Расчет на сейсмические воздействия
- •14.2 Поэтажные акселерограммы и спектры ответа
- •14.3 Ввод данных и анализ результатов
- •14.4 Подготовка файлов акселерограмм
- •15. Расчет нагрузок от фрагмента схемы
- •15.1 Ввод исходных данных
- •15.2 Описание фрагментов
- •16. Армирование сечений железобетонных элементов
- •Ограничения реализации
- •Модуль 1 (Стержень 2D)
- •Модуль 2 (Стержень 3D)
- •Модуль 11 (Плита. Оболочка)
- •Подготовка данных
- •Проверка заданного армирования
- •Другие возможности подготовки данных
- •Дополнительная информация по исходным данным
- •Расчет
- •Результаты расчета
- •Поперечная арматура
- •Проверка заданной арматуры
- •ЛИТЕРАТУРА
- •17. Проверка несущей способности стальных сечений
- •Установка параметров
- •Назначение конструктивных элементов
- •Назначение групп конструктивных элементов
- •Корректировка параметров конструктивных элементов и групп конструктивных элементов
- •Группы унификации
- •Расчет
- •Отображение результатов
- •Отчет
- •Подбор
- •Информация о результатах подбора
- •18. Управление нелинейным расчетом
- •19. Теоретические основы
- •19.1. Конструкция и ее расчетная схема
- •19.1.1. Общие сведения
- •19.1.2. Расчетная схема метода перемещений
- •19.1.3. Основные и дополнительные неизвестные
- •19.1.4. Внешние и внутренние связи
- •19.1.5. Условия сопряжения элементов с узлами системы
- •19.1.6. Фрагменты, подсхемы, суперэлементы
- •19.1.7. Нагрузки и воздействия
- •19.2. Основные соотношения метода конечных элементов
- •19.2.1. Линейная статическая задача
- •19.2.2. Учет дополнительных связей
- •19.2.3. Динамическая задача
- •19.3. Решение систем уравнений
- •19.4. Стандартные случаи динамического нагружения
- •19.4.1. Ветровая нагрузка
- •19.4.2. Сейсмика
- •19.4.3. Импульсные нагрузки
- •19.4.4. Гармоническое возбуждение
- •19.4.5. Расчет по акселерограмме
- •19.5. Расчетные сочетания усилий (РСУ)
- •19.5.1. Стержни
- •19.5.2. Мембраны (плоское напряженное состояние)
- •19.5.3. Плиты
- •19.5.4. Оболочки
- •19.5.5. Объемные элементы
- •19.5.6. Загружения
- •20. Построение и анализ расчетных моделей
- •20.1. Выбор сетки конечных элементов
- •20.1.1. Сходимость МКЭ
- •20.1.2. О практической сходимости
- •20.1.3. Проверка сходимости для некоторых моделей
- •20.1.4. Обход особых точек
- •20.2. Фрагментация
- •20.2.1. Методы сшивки решений
- •20.2.2. Оценка погрешностей
- •20.2.3. Конструирование стыка
- •20.3. Наложение связей
- •20.3.1. Парирование изменяемости
- •20.3.2. Учет особенностей работы конечных элементов
- •20.3.3. Эффекты объединения перемещений
- •20.4. Конструкции на упругом основании
- •20.4.1. Использование законтурных элементов упругого основания
- •20.4.2. Выбор параметров упругого основания
- •20.4.3. Водонасыщенные грунты
- •20.5. Использование абсолютно жестких вставок
- •20.6. Расчет на заданные перемещения
- •20.7. Скрытые жесткости
- •20.8. Учет несовершенств системы
- •Литература к главам 19 и 20
- •Алфавитный указатель
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
8.3Настройка графической среды
Рис. 8.3.1а. Страница Расчетная схема окна Настройка графической среды
Рис. 8.3.1б. Страница Результаты окна Настройка графической среды
Настройка графической среды выполняется путем вызова многостраничного диалогового окна с параметрами настройки из одноименного пункта меню раздела. Окно содержит четыре страницы: Расчетная схема, Результаты, Управление анимацией, Управление генерацией отчетов и Пользовательский интерфейс.
Страница Расчетная схема (рис. 8.3.1а) включает такие элементы управления отображением:
•установку функции раздельного отображения пластин, при выполнении которой пластинчатые элементы отображаются с интервалом, разделяющим соприкасающиеся элементы (рис. 8.3.2). Этот вид отображения позволяет контролировать положение стержневых элементов, расположенных между пластинами;
•назначение функции “заливки” распределенных нагрузок на стержневые элементы, что позволяет визуально разделить нагрузки на стержни и пластины (рис. 8.3.3);
•установить величину отступа от узлов при объемном отображении стержневых элементов, что позволяет избежать неточностей при отображении нескольких стержневых элементов, приходящих в один узел;
•назначение точности оценки совпадения координат узлов, необходимой при выполнении многих функций синтеза расчетной схемы, включая удаление совпадающих узлов, ввод стержневых элементов через группу узлов, лежащих на одной прямой и т.п.;
•назначение количества сечений в стержневых элементах для вычисления усилий;
•включение режима автоматического сохранения результатов работы и задание временного интервала между операциями сохранения;
•включение режима автоматического открытия последнего проекта при старте SCAD.
57
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Рис. 8.3.1в. Страница Анимация окна
Настройка графической среды
Рис. 8.3.1г. Страница
Управление генерацией отчетов окна Настройка графической среды
Рис. 8.3.1д. Страница
Пользовательский интерфейс окна Настройка графической среды
Страница Результаты (рис. 8.3.1б) содержит следующие элементы управления отображением:
•включение режима выдачи значений силовых факторов в узлах для пластинчатых элементов;
•назначение количества значащих цифр при отображении результатов расчета;
•назначения критерия пологости оболочки (косинус угла между соприкасающимися участками расчетной схемы), служащего для определения связности по направлению силовых факторов соприкасающихся участков расчетной схемы;
•выбор текстового редактора, в который будут экспортироваться таблицы с результатами расчета.
Страница Анимация (рис. 8.3.1в) служит для назначение параметров управления анимацией в режимах анализа перемещений для статических и динамических загружений.
Страница Управление генерацией отчетов
(рис. 8.3.1г) служит для назначение параметров генеракции отчетов при анализе несущей способности сечений стальных конструкций. К ним относятся:
•вид сообщений в отчете - сокращенные или полные;
•направление выдачи отчета - непосредственно на печать или загрузить текстовый редактор для корректировки;
•тип отчета - версия текстового редактора Word 7 (WordPad) или Word 97;
•размер бумаги при печати;
•наименование файла и директория, в которой хранятся колоннтитулы.
Страница Пользовательский интерфейс (рис. 8.3.1д)
содержит следующие элементы управления отображением:
•установка режима отображения инструментальной панели в два ряда кнопок, что позволяет работать со всеми элементами управления при малой разрешающей способности экрана;
58
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Рис. 8.3.2. Расчетной схемы с раздельным отображением пластин
Рис. 8.3.3. Отображение равномерно распределенных нагрузок на стержневых и пластинчатых элементах
Рис. 8.3.4. Панель фильтров при включенной опции “Плоские кнопки”
•установка режима отображения “плоских кнопок”, принятого в последних версиях Windows 95/NT (рис. 8.3.4).
Большинство факторов настройки могут неоднократно меняться в течение одного сеанса работы с расчетной схемой. Исключение составляют режимы перехода от “плоских” кнопок к “выпуклым” и наоборот и отображения инструментальной панели с двумя рядами кнопок. Их инициализация должна выполняться в окне управления проектом до перехода в режимы формирования расчетной схемы или графического анализа результатов.
Установленное количество значащих цифр отображения результатов распространяется и на вывод значений нагрузок.
59
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
8.4Дополнительные
возможности
управления
комплексом
Рис. 8.4.1. Диалоговое окно
Текст комментариев для печати
Рис. 8.4.2. Диалоговое окно
Сохранение образа экрана
В разделе Управление инструментальной панели доступны операции, расширяющие возможности управления комплексом. К ним относятся: операция сохранения текущего
образа экрана в формате метафайла –
и операция записи в
качестве отдельной схемы фрагмента исходной схемы – 
. Последняя операция доступна только из препроцессора.
С помощью операции формирования метафайла (расширение WMF) можно сохранить в векторном формате текущий образ схемы для его последующего включения в отчет, например, при подготовке результатов расчета в
Документаторе или в редакторе Word.
Следует отметить, что в среде Windows существует ограничение, которое не всегда позволяет использовать комментарии, введенные на русском языке. В обход этих ограничений такая возможность предусмотрена в комплексе
SCAD. В диалоговом окне Текст комментариев для печати
(рис. 8.4.1) вводится необходимый текст, который рассматривается Документатором как комментарий к иллюстрации. (Документатор - модуль SCAD, речь о котором пойдет в разделе 9.2)
После выхода из окна ввода комментариев появляется диалоговое окно Сохранение образа экрана (рис. 8.4.2), в
котором следует установить имя метафайла и наименование каталога, в который он записывается (по умолчанию запись производится в рабочий каталог). Изображение в метафайле может быть сформировано цветным или монохромным. Цвет изображения назначается пользователем как ответ на запрос программы. Если схема отображалась на экране в режиме удаления невидимых линий, то в монохромном изображении серый цвет пластинчатых элементов заменяется на белый.
Операция записи фрагмента позволяет сохранить любой видимый на экране фрагмент расчетной схемы (например, выделенный с помощью “окна”) как отдельную схему. При этом новая схема будет включать все атрибуты фрагмента (жесткости, связи, нагрузки и т.п.).
60
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Импорт исходных данных, подготовленных в виде текстового описания
Рис. 8.4.3 Диалоговое окно
Импорт исходных данных
Для обеспечения совместимости с DOS-версией SCAD предусмотрена возможность импорта файлов исходных данных, подготовленных в текстовом формате, во внутренние форматы Windows-версии. Это позволяет использовать ранее подготовленные исходные данные, а для тех, кто предпочитает текстовое описание - готовить часть данных или все данные в виде текстового описания, доводя их до полной готовности средствами графического препроцессора. Кроме того, импорт исходных данных обеспечивает совместимость с вычислительными комплексами МИРАЖ и Лира, а также другими программами, совпадающими с ними по входному языку описания данных.
Для импорта исходных данных не обязательно наличие в них всех разделов описания схемы. Достаточно только геометрических характеристик (в понятиях входного языка первого и четвертого документов). И даже эта информация может быть неполной. Ее корректировка и дополнение может выполняться средствами графического препроцессора.
Импорт данных выполняется из раздела меню Проект
операцией Прочитать проект из текстового формата. Так как кодировки в текстовом формате DOS и Windows отличаются, в меню предусмотрены две операции. Выбор операции осуществляется в зависимости от того, в какой среде подготовлены исходные данные.
После активизации нужной операции выполняется импорт, результаты которого помещаются в диалоговое окно
Импорт исходных данных (рис. 8.4.3). В окне сообщается об ошибках и неточностях в данных, приводятся сообщения с описанием ошибок. Текст сообщений может быть распечатан для последующего анализа.
Если ошибки не критичны для задачи, то после нажатия кнопки Загрузить данные выполняется преобразование текстового описания в форматы проекта, и задача становится доступной для работы. В противном случае следует нажать кнопку Отказ.
61
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Экспорт данных из формата проекта в текстовое описание
В комплексе предусмотрен и обратный процесс - экспорт данных, т.е. преобразование из формата проекта в текстовое описание в кодировке Windows. Эта операция называется Сохранить данные в виде текста и доступна из раздела меню Проект. Очевидно, что обратной совместимости полученного описания задачи с DOS версией не гарантируется.
62
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
8.5Специальные функции раздела меню Сервис
В разделе меню Сервис предусмотрено обращение к специальным функциям, в число которых входит вызов стандартного калькулятора среды Windows, а также калькуляторы для расчета по формуле и преобразования единиц измерения. Кроме того из этого раздела меню можно вызвать справочные таблицы с характеристиками бетона и арматуры и функции расчета коэффициентов упругого основания и деформативности основания.
63
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Калькулятор для расчета по формулам
Рис. 8.5.1. Диалоговое окно
Расчет по формуле
Калькулятор (рис. 8.5.1) предназначен для проведения вычислений по формулам, которые задаются в окне ввода. При вводе формул следует соблюдать следующие правила:
•наименования функций вводятся строчными буквами латинского алфавита;
•разделителем дробной и целой частей числа является точка;
•арифметические операции задаются символами +, −, *, /, возведение в степень ** (например, 2.5*2.5*2.5 записывается как 2.5**3).
При записи формул используют следующие функции: floor – наибольшее целое число, не превышающее заданное;
tan – тангенс; sin – синус; cos – косинус; asin – арксинус;
acos – арккосинус; atan – арктангенс; exp – экспонента;
ceil – наименьшее целое число, превышающее заданное; tanh – тангенс гиперболический;
sinh – синус гиперболический; cosh – косинус гиперболический; log – натуральный логарифм; log10 – десятичный логарифм; abs – абсолютное значение; sqrt – корень квадратный.
В зависимости от состояния переключателя Градусы/Радианы аргументы тригонометрических функий (sin, cos, tan) и результаты обратных тригонометрических функий (asin,acos,atan) приводятся в градусах или радианах соответственно. Допускается использование только круглых скобок при произвольной глубине вложенности.
Пример
Формула должна быть записана следующим образом:
1.2+sin(0.43)+6.7*sqrt(6.8)-0.003**0.2.
Если активизировать кнопку Переменные, появляется дополнительная возможность использовать в формуле три независимые переменные x, y, z. При этом сами значения переменных задаются в соответствующих полях ввода. Это позволяет проводить серию однотипных вычислений при различных значениях параметров. Например, в этом режиме следующая формула должна быть записана в виде
1.2+sin(x)+6.7*sqrt(6.8)-y**0.2.
64
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Для проведения вычислений следует нажать кнопку Вычислить. Перенос результата в буфер обмена выполняется кнопкой Копировать.
65
8 . У п р а в л е н и е о т о б р а ж е н и е м р а с ч е т н о й с х е м ы
Калькулятор для преобразования единиц измерения
Предназначен для преобразования данных заданных в различных единицах измерения. Многостраничное диалоговое окно Преобразование единиц измерения (рис. 8.5.2)
содержит семь страниц: Длина, Площадь, Объем, Сила, Угол, Давление, Момент силы.
Для преобразования данных следует установить закладку с наименованием единиц измерения, ввести в
соответствующее поле ввода значение и нажать кнопку Enter на клавиатуре. В результате будут получены значения во всех остальных единицах измерения.
Рис. 8.5.2. Диалоговое окно
Преобразование единиц измерения
66
